力与物体平衡中的STSE问题
“力与物体的平衡”是高中物理中最重要、最基础的内容，它是与科技、生活、体育等紧密结合的知识点，也是高考命题的重点和热点，高考命题往往是创设接近日常生产生活实际的问题情境，重点考查力的合成和分解、共点力的平衡等知识。
（一）科技生产中的STSE问题
【例1】 （2024·山东高考2题）如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（ ）
A. B. C. D.
尝试解答
【例2】 （2024·广西高考2题）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3，则（ ）
A.Ff1＜Ff2＜Ff3 B.Ff1＝Ff2＜Ff3
C.Ff1＝Ff3＜Ff2 D.Ff1＝Ff2＝Ff3
尝试解答
（二）生活中的STSE问题
【例3】 （2024·湖北高考6题）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ）
A.f B.f C.2f D.3f
尝试解答
【考教衔接】
真题 探源 本题源于鲁科版必修第一册P100例题：岸边两人同时拉小船，两力的大小和方向如图4－6所示。请分别用作图法和计算法求两个力的合力
衔接 分析 （1）2024年湖北高考题和教材中情境类似。 （2）教材中的例题，已知分力求合力，高考题改为已知合力确定分力。 （3）本高考题，将难度稍稍加大，求出分力后再借助隔离法，锁定答案
解题 通法 （1）对船受力分析，确定分力的大小和方向。 （2）利用正交分解法或合成法分析求解
（三）体育、娱乐活动中的STSE问题
【例4】 （2023·浙江1月选考）如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则（ ）
A.FT＜FN B.FT＝FN
C.FT＞G D.FT＝G
尝试解答
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版必修第一册P79·T2的情境：在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B……求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力
衔接 分析 （1）2023年浙江高考题完全沿用了教材的情境 （2）都是对足球进行受力分析
解题 通法 利用解析法求出悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力
【例5】 （2024·贵州高考4题）如图a，一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止状态，其中一个视图如图b所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍，已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（ ）
A.mg B.mg
C.mg D.mg
尝试解答
3 / 3力与物体平衡中的STSE问题
“力与物体的平衡”是高中物理中最重要、最基础的内容，它是与科技、生活、体育等紧密结合的知识点，也是高考命题的重点和热点，高考命题往往是创设接近日常生产生活实际的问题情境，重点考查力的合成和分解、共点力的平衡等知识。
（一）科技生产中的STSE问题
【例1】 （2024·山东高考2题）如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（ ）
A. B. C. D.
答案：B
解析：斜坡倾角越大，“天工”越容易下滑，只要保证“天工”在30°倾角的斜坡上不下滑，在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑，对30°倾角的斜坡上的“天工”受力分析，有μmgcos 30°≥mgsin 30°，解得μ≥，B正确。
【例2】 （2024·广西高考2题）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3，则（ ）
A.Ff1＜Ff2＜Ff3 B.Ff1＝Ff2＜Ff3
C.Ff1＝Ff3＜Ff2 D.Ff1＝Ff2＝Ff3
答案：D
解析：根据滑动摩擦力的公式Ff＝μFN，可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，由题意可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即Ff1＝Ff2＝Ff3，故选D。
（二）生活中的STSE问题
【例3】 （2024·湖北高考6题）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ）
A.f B.f C.2f D.3f
答案：B
解析：
【考教衔接】
真题 探源 本题源于鲁科版必修第一册P100例题：岸边两人同时拉小船，两力的大小和方向如图4－6所示。请分别用作图法和计算法求两个力的合力
衔接 分析 （1）2024年湖北高考题和教材中情境类似。 （2）教材中的例题，已知分力求合力，高考题改为已知合力确定分力。 （3）本高考题，将难度稍稍加大，求出分力后再借助隔离法，锁定答案
解题 通法 （1）对船受力分析，确定分力的大小和方向。 （2）利用正交分解法或合成法分析求解
（三）体育、娱乐活动中的STSE问题
【例4】 （2023·浙江1月选考）如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则（ ）
A.FT＜FN B.FT＝FN
C.FT＞G D.FT＝G
答案：C
解析：足球受力如图所示，由平衡条件可得，FT＝＝，可知FT＞G，FT＞FN，故选C。
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版必修第一册P79·T2的情境：在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B……求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力
衔接 分析 （1）2023年浙江高考题完全沿用了教材的情境 （2）都是对足球进行受力分析
解题 通法 利用解析法求出悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力
【例5】 （2024·贵州高考4题）如图a，一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止状态，其中一个视图如图b所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍，已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（ ）
A.mg B.mg C.mg D.mg
答案：D
解析：对球进行受力分析如图，设球的半径为R，根据几何知识可得sin α＝＝0.8
根据平衡条件得FN1cos α＝mg，解得FN1＝mg，根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小为FN1'＝FN1＝mg，故选D。
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